JPH0687322A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンプレッサ容量変化によらずエンジンのア
イドル回転数の安定化を図る。 【構成】 エンジンの目標回転数と実回転数の偏差ΔＲ
ｐ及び同偏差の変化速度ΔＲｐ’を求める（ステップ２
０５）。エバポレータの目標温度と実温度の偏差ΔＴ及
び同偏差の変化速度ΔＴ’を求める（ステップ２０
６）。これらを入力パラメータとしてコンプレッサの容
量制御ゲインＧをファジィ推論する（ステップ２０７〜
２０９）。推論したゲインＧを利用し、コンプレッサ容
量制御量を比例積分演算し（ステップ２１０）、演算し
た容量制御量だけコンプレッサ容量を制御する（ステッ
プ２１１）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンのアイドル回
転数の安定を図りつつ、可変容量コンプレッサの容量制
御を行うようにした車両用空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】可変容量コンプレッサを用いた空調装置
では、コンプレッサ容量の変化に伴ってエンジン負荷が
変動する。このため、従来、コンプレッサ容量の変化に
よらずエンジンのアイドル回転数を一定に保つようにし
た技術が提供されている（特公昭６２−４７７３２号公
報、特開昭５８−２２０９３９号公報、実開昭６３−５
９７１７号公報等参照）。

【０００３】従来、この種の車両用空調装置では、コン
プレッサの容量変化に応答してアイドル回転数を制御し
ており、容量制御と同時あるいはそれに追従してアイド
ル回転数が制御されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の車両用空調
装置では、最初に優先的にコンプレッサの容量制御が行
われ、それに応答してアイドル回転数が制御されるの
で、過渡特性が優れず、容量変化直後にアイドル回転数
の変動が大きくなるという問題があった。

【０００５】この点を図８を用いて説明する。図８は、
エバポレータ目標温度Ｔｅ’と、それに近付けるために
コンプレッサ容量を変化させた結果得られたエバポレー
タ実温度（ダクトセンサ検出温度）Ｔｅと、エンジンの
アイドル回転数Ｒｐの関係を示している。

【０００６】この図に示すように、エバポレータ目標温
度Ｔｅ’とエバポレータ実温度Ｔｅの偏差に合せてコン
プレッサ容量を変化させた場合、ダクトセンサ検出温度
Ｔｅが徐々に目標温度Ｔｅ’に近付くが、その際、コン
プレッサ容量の急激な変化に伴い、エンジンのアイドル
回転数Ｒｐが一時的に急激に下降あるいは上昇し、一定
値に維持しきれなくなる。エンジン回転数Ｒｐは一定に
保たれるよう比例積分制御されているので、時間が経つ
につれて一定値に収束するが、コンプレッサ容量変化直
後の変動は著しい。

【０００７】本発明は、上記事情を考慮し、安定したア
イドル回転数を維持しつつ、コンプレッサの容量制御を
行うことのできる車両用空調装置を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、図１に示すように、エンジン１００により
駆動され空調ダクト内に配設されたエバポレータと共に
冷却サイクルを構成する外部可変容量式のコンプレッサ
１０１を備えた車両用空調装置において、車内熱負荷に
基づいて前記エバポレータの目標温度Ｔｅ’を演算する
エバポレータ目標温度演算手段１０２と、前記エバポレ
ータの実温度Ｔｅを検出するエバポレータ温度検出手段
１０３と、前記エバポレータの実温度Ｔｅと目標温度Ｔ
ｅ’の偏差ΔＴを求めるエバポレータ温度偏差演算手段
１０４と、該偏差ΔＴの変化速度ΔＴ’を求めるエバポ
レータ温度偏差変化速度演算手段１０５と、前記エンジ
ンの目標回転数Ｒｐ’を演算するエンジン目標回転数演
算手段１０６と、前記エンジンの実回転数Ｒｐを検出す
るエンジン回転数検出手段１０７と、前記エンジンの実
回転数Ｒｐと目標回転数Ｒｐ’との偏差ΔＲｐを求める
エンジン回転数偏差演算手段１０８と、該偏差ΔＲｐの
変化速度ΔＲｐ’を求めるエンジン回転数偏差変化速度
演算手段１０９と、前記エンジンの実回転数Ｒｐと目標
回転数Ｒｐ’の偏差ΔＲｐがなくなるようにエンジン回
転数を比例積分制御するエンジン回転数制御手段１１０
と、前記エバポレータの目標温度と実温度の偏差ΔＴ、
同偏差の変化速度ΔＴ’、前記エンジンの目標回転数と
実回転数の偏差ΔＲｐ、同偏差の変化速度ΔＲｐ’を入
力変数として、前記コンプレッサ１０１の容量制御ゲイ
ンＧをファジィ推論する容量制御ゲイン推論手段１１１
と、該ファジィ推論した容量制御ゲインＧを利用して前
記エバポレータの実温度Ｔｅと目標温度Ｔｅ’の偏差Δ
Ｔに基づき前記コンプレッサ１０１の容量制御量Ｉｓｏ
ｌを演算するコンプレッサ容量制御量演算手段１１２
と、該手段１１２の演算した容量制御量Ｉｓｏｌだけコ
ンプレッサの容量を制御するコンプレッサ容量制御手段
１１３と、を有することを特徴としている。

【０００９】

【作用】本発明の装置では、エンジン回転数制御手段１
１０がエンジンのアイドル回転数を一定の回転数となる
よう比例積分制御している。

【００１０】一方、コンプレッサ容量制御ゲイン推論手
段１１１は、エバポレータの目標温度と実温度の偏差Δ
Ｔ、同偏差の変化速度ΔＴ’、エンジンの目標回転数と
実回転数の偏差ΔＲｐ、同偏差の変化速度ΔＲｐ’を入
力変数として、コンプレッサ１０１の容量制御ゲインＧ
をファジィ推論している。つまり、ファジィ推論の前件
部パラメータ（入力）をエバポレータの目標温度と実温
度の偏差ΔＴ、同偏差の変化速度ΔＴ’、前記エンジン
の目標回転数と実回転数の偏差ΔＲｐ、同偏差の変化速
度ΔＲｐ’とし、後件部パラメータ（出力）を容量制御
ゲインＧとしてファジィ推論を実行している。

【００１１】ファジィ推論は、経験則などに基づいて定
められたファジィルールに従って推論結果を出力するも
ので、そのやり方の手順は例えば次の通りである。ま
ず、各ファジィルールに従って、予め与えられた入力側
メンバーシップ関数より、前件部の変数であるエバポレ
ータの目標温度と実温度の偏差ΔＴのグレード（ファジ
ィラベルに対する所属度、適合度、あるいはメンバーシ
ップ値とも言う）を求め、次いで順次、同偏差の変化速
度ΔＴ’のグレード、エンジンの目標回転数と実回転数
の偏差ΔＲｐのグレード、同偏差の変化速度ΔＲｐ’の
グレードを求め、全部のグレードの最小値をとる。この
処理を前件部処理と言う。

【００１２】次に、後件部処理として、上記の各グレー
ド毎にゲインＧを算出し、その重心を求めて、重心位置
を推論結果つまり最終出力である「容量制御ゲインＧ」
とする。

【００１３】この推論自体は周知のものであるので詳し
い説明は略す。なお、推論手法は別に他の方法を採用し
ても構わない。

【００１４】そして、上記の容量制御ゲインの推論結果
に応じてコンプレッサ容量制御量を演算し、その演算結
果に応じてコンプレッサの容量を制御する。つまり、常
時エバポレータ温度とエンジンの回転数の変化を見なが
らコンプレッサの容量を制御するのである。したがっ
て、エンジン回転数の変動を最小に押さえながら、つま
りエンジンのアイドル回転数の安定化を図りながら、有
効なコンプレッサの容量制御を行うことができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図２は実施例の車両用空調装置の概略構成を示
す。この装置においては、空調ダクト１０の最上流部
に、内気入口１０Ａと外気入口１０Ｂが２股に分れる形
で形成され、その分かれた部分にインテークドア１１が
設けられている。そして、このインテークドア１１を開
閉制御することにより、空調ダクト１０内に導入すべき
内気と外気の割合を調節することができるようになって
いる。

【００１６】空調ダクト１０には、下流側に行くに従っ
て順に、送風ファン１２、エバポレータ１３、エアミッ
クスドア１４、ヒータ１５が設けられている。エバポレ
ータ１３は、コンプレッサ１６、コンデンサ１７、レシ
ーバタンク１８及びエキスパンションバルブ１９と共に
配管結合されて、冷却サイクルを構成している。

【００１７】上記コンプレッサ１６として、ここでは斜
板式可変容量コンプレッサが用いられている。このコン
プレッサ１６は、簡単に説明すると、容量が斜板（揺動
板）の傾斜角度で決まり、斜板の傾斜角度がクランク室
の圧力で決まり、クランク室の圧力がソレノイドバルブ
１６Ａの実質開度によって決まる。つまり、ソレノイド
バルブ１６Ａへの供給電流（容量制御信号）Ｉｓｏｌを
大きくするとコンプレッサ容量が減少し、ソレノイドバ
ルブ１６Ａへの供給電流Ｉｓｏｌを小さくするとコンプ
レッサ容量が増加するというものである。ここでは、ソ
レノイドバルブ１６Ａへの供給電流Ｉｓｏｌが最大のと
き容量が０％となり、供給電流Ｉｓｏｌが最小のとき容
量が１００％となるようになっている。この外部可変容
量式のコンプレッサ１６は、エンジン７０から伝達され
る力で駆動され、電磁クラッチ１６Ｂを断続することに
より駆動制御される。

【００１８】また、エアミックスドア１４は、開度に応
じてヒータ１５を通過する空気とヒータ１５を通過しな
い空気との割合を調節する。そして、ヒータ１５を通過
した空気と通過しない空気は、ヒータ１５の下流側で混
合されて温度調節され、吹出口から車内に吹き出され
る。

【００１９】空調ダクト１０の後端部は、フロントガラ
スの内面に向かって空気を吹き出すデフロスト吹出口２
１と、乗員の顔面に向かって空気を吹き出すベント吹出
口２２と、乗員の足元に向かって空気を吹き出す吹出口
２３と、に分かれて車室内に開口しており、各吹出口２
１、２２、２３にはそれぞれモードドア２４、２５、２
６が設けられている。そして、これらモードドア２４、
２５、２６を選択的に開閉することで、吹出モードを変
えることができるようになっている。

【００２０】上述したインテークドア１１、エアミック
スドア１４、モードドア２４〜２６はそれぞれ図示しな
いアクチュエータにより開閉制御される。これら各アク
チュエータ、送風ファン１２、コンプレッサ１６のソレ
ノイドバルブ１６Ａ、電磁クラッチ１６Ｂは、それぞれ
コントロールユニット５０により駆動制御される。

【００２１】コントロールユニット５０は、上記各アク
チュエータ、送風ファン１２、ソレノイドバルブ１６
Ａ、電磁クラッチ１６Ｂ等を駆動する駆動回路と、各駆
動回路に制御信号を供給するマイクロコンピュータと、
マイクロコンピュータに接続されたＡ／Ｄ変換器と、マ
ルチプレクサとを含むものである。

【００２２】そして、このコントロールユニット５０内
のＡ／Ｄ変換器には、車室内に入る日射量を検出する日
射センサ５２と、外気温度を検出する外気温度センサ５
３と、車室内の代表温度を検出する内気温度センサ５４
と、車室内の温度を設定する温度設定器５５と、エバポ
レータ１３の通過した直後の空気温度を検出するダクト
センサ（エバポレータ温度検出手段）５６とが接続さ
れ、各センサ類からのデータがマイクロコンピュータに
入力されるようになっている。なお、この実施例では、
外気温度センサ５３と内気温度センサ５４と温度設定器
５５と日射センサ５２とが、図１に示した熱負荷検出手
段２に相当している。

【００２３】また、空調側のコントロールユニット５０
は、エンジン７０のアイドル回転数を制御する機能を有
したエンジンコントロールユニット６０と接続されてお
り、相互に信号の授受が行えるようになっている。

【００２４】エンジン７０の吸気管７１には、アクセル
ペダル７２によって機械的に操作されるスロットルバル
ブ７３が配置され、スロットルバルブ７３の上流と下流
とをバイパスする通路７４には、アイドル回転数を制御
するための電気制御型の流量制御弁７５が配置されてい
る。

【００２５】エンジンコントロールユニット６０には、
エンジン７０の出力軸の回転数Ｒｐを検出するセンサ８
０からの信号が入力されている。エンジンコントロール
ユニット６０は、各種条件に基づいてエンジンの目標回
転数Ｒｐ’を演算し、センサ８０からの帰還信号に基づ
きエンジン回転数を比例積分制御して目標回転数に収束
するよう調節する。

【００２６】次に、上記空調装置のコントロールユニッ
ト５０により行われるコンプレッサの容量制御の内容を
図３のフローチャートを参照しながら説明する。図３に
示す制御ルーチンがスタートすると、まずステップ２０
１において、エンジン回転数センサ８０の検出したエン
ジン実回転数Ｒｐ、及びダクトセンサ５６の検出したエ
バポレータ実温度Ｔｅを入力する。次にステップ２０２
で、イグニッションキー操作後初回の処理か否かを判断
し、初回の処理の場合はステップ２０３に進み、後述す
る容量制御ゲインＧに初期値Ｇ０を置く。

【００２７】イグニッションキー操作後初回の処理では
ない場合、つまり２回目の処理以降はステップ２０２の
判断がＮＯとなってステップ２０４に進む。ここでは車
速が所定の微速α（例えばα＝５ｋｍ／ｈ）を下回るか
否かを判断する。ＮＯの場合はステップ２０３に進み、
ゲインの変更は行わない。ＹＥＳの場合は、ステップ２
０５、２０６に進む。

【００２８】ステップ２０５では、予め別ルーチンで演
算されたエンジンの目標アイドル回転数Ｒｐ’と実アイ
ドル回転数Ｒｐとの偏差ΔＲｐを演算する。同時にその
偏差を時間で微分して偏差の変化速度ΔＲｐ’を求め
る。

【００２９】同様に、ステップ２０６では、予め別ルー
チンで演算されたエバポレータの目標温度Ｔｅ’とエバ
ポレータの実温度Ｔｅとの偏差ΔＴを演算する。同時に
その偏差を時間で微分して偏差の変化速度ΔＴ’を求め
る。

【００３０】その後、容量制御ゲインのファジィ推論の
ステップ２０７〜２０９に入る。このファジィ演算に当
たっては、予め図４に示す１２個のファジィルール（こ
れらは経験則あるいは実験などで得られた実績により決
められている）と、図５に示す各パラメータ毎のメンバ
ーシップ関数とが与えられている。

【００３１】ここで、図５（ａ）の関数は入力変数であ
るΔＲｐのメンバーシップ関数、（ｂ）の関数は入力変
数であるΔＲｐ’のメンバーシップ関数、（ｃ）の関数
は入力変数であるΔＴのメンバーシップ関数、（ｄ）の
関数は入力変数であるΔＴ’のメンバーシップ関数、
（ｅ）の関数は出力変数である容量制御ゲインＧのメン
バーシップ関数である。そしてこれらのファジィルール
及びメンバーシップ関数に基づいてファジィ推論が行わ
れる。

【００３２】なお、ここで用いている各符号（ファジィ
ラベル）は、次の意味で用いられている。 ＰＬ … 正方向に大 ＰＭ … 正方向に中 ＰＳ … 正方向に小 ＺＲ … ほとんど「０」 ＮＳ … 負方向に小 ＮＭ … 負方向に中 ＮＬ … 負方向に大

【００３３】ファジィ演算の最初のステップ２０７で
は、前件部変数をΔＲｐ、ΔＲｐ’、ΔＴ、ΔＴ’と
し、予め設定された上記ファジィルール毎に各パラメー
タのグレードｗｉを求める。次に、ステップ２０８にて
出力側メンバーシップ関数より各ルールのグレード毎に
ゲインＧを算出し、ステップ２０９にて重心を演算し、
重心位置を推論結果である容量制御ゲインＧとする。

【００３４】そして、ファジィ演算後のステップ２１０
では、演算した容量制御ゲインを利用して、エバポレー
タの目標温度Ｔｅ’と実温度Ｔｅの偏差ΔＴに基づき容
量制御量をＰＩ（比例積分）演算し、それに見合った操
作電流（ソレノイドバルブへの供給電流）Ｉｓｏｌを算
出する。

【００３５】操作電流の算出は、次式に基づいて行う。 Ｉｓｏｌ＝ＩＰ＋ＩＩ（ｔ） 但し、 比例項「ＩＰ」 ＝比例動作に対応する操作量であ
り、エバポレータの実温度Ｔｅと目標温度Ｔｅ’の偏差
ΔＴに応じて決まる。 積分項「ＩＩ（ｔ）」＝時刻ｔにおける積分動作に対応
する操作量＝ＩＩ（ｔ−Δｔ）＋ΔＩＩ（ｔ） ΔＩＩ（ｔ） ＝積分動作に対応する増分であ
り、ＴｅとＴｅ’との偏差ΔＴに応じて決まる。 Δｔ ＝制御の間隔（ここでは、０．５
ｓｅｃ）である。

【００３６】上記比例項「ＩＰ」及び積分項「ＩＩ
（ｔ）」は、予め設定された図６に示すマップから演算
される。この際、比例項「ＩＰ」の演算において、ファ
ジィ推論した容量制御ゲインＧが用いられる。ここで
は、代表的なものだけを示すが、ゲインＧが大きい程、
比例項の勾配が大きくなる。つまり、ゲインＧが大きい
程、偏差ΔＴに対する容量制御の感度が大きくなる。

【００３７】このように、コンプレッサの容量制御量
（操作電流値）をＰＩ演算したら、ステップ２１１に進
み、容量制御信号（操作信号）を出力して、実際にコン
プレッサの容量を制御する。

【００３８】この実施例によれば、図７に示すように、
エンジン回転数の変化とエバポレータの温度変化を見な
がらコンプレッサの容量制御を行うので、エンジン回転
数の極端な変動が起こらないように容量制御を行いエバ
ポレータの温度を制御することができる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の空調装置
によれば、エバポレータの温度変化とエンジン回転数の
変化の両方を入力因子として、コンプレッサの容量制御
のゲインを決めるので、ある要素（アイドル回転数）だ
けが突出した変動を示すというようなことがなくなる。
従って、安定したアイドル回転数を維持しながらコンプ
レッサの容量制御を行うことができる。特に、両因子の
変化速度をも入力変数としてゲインを決めるので、過渡
応答性に優れる。また、容量制御ゲインをファジィ推論
により決定するので、ファジィルールとメンバーシップ
関数の設定如何であらゆる状況に対応することができ
る。さらに、既存のセンサを流用できるので安価に実現
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施例の構成を示す概略図である。

【図３】同実施例の制御内容を示すフローチャートであ
る。

【図４】同制御の中のファジィ演算に用いるルールを示
す図である。

【図５】上記ファジィ演算に用いるメンバーシップ関数
を示し、（ａ）は前件部パラメータであるエンジン回転
数偏差ΔＲｐのメンバーシップ関数、（ｂ）は前件部パ
ラメータである同偏差変化速度ΔＲｐ’のメンバーシッ
プ関数、（ｃ）は前件部パラメータであるエバポレータ
温度偏差ΔＴのメンバーシップ関数、（ｄ）は前件部パ
ラメータである同偏差変化速度ΔＴ’のメンバーシップ
関数、（ｅ）は後件部パラメータである容量制御ゲイン
Ｇのメンバーシップ関数である。

【図６】容量制御のための操作量とエバポレータ温度偏
差の関係を示す図で、（ａ）は比例項ＩＰを求めるため
の特性図、（ｂ）は積分項ＩＩ（ｔ）を求めるための特
性図である。

【図７】本発明の一実施例の効果を示す図である。

【図８】従来の問題点を示す図である。

【符号の説明】

１０ 空調ダクト １３ エバポレータ １６ 可変容量コンプレッサ １６Ａ ソレノイドバルブ（容量制御手段） ５０ コントロールユニット ５６ ダクトセンサ ６０ エンジンコントロールユニット ７０ エンジン ８０ エンジン回転数センサ １００ エンジン １０１ 外部可変容量コンプレッサ １０２ エバポレータ目標温度演算手段 １０３ エバポレータ温度検出手段 １０４ エバポレータ温度偏差演算手段 １０５ エバポレータ温度偏差変化速度演算手段 １０６ エンジン目標回転数演算手段 １０７ エンジン回転数検出手段 １０８ エンジン回転数偏差演算手段 １０９ エンジン回転数偏差変化速度演算手段 １１０ エンジン回転数制御手段 １１１ 容量制御ゲイン推論手段 １１２ コンプレッサ容量制御量演算手段 １１３ コンプレッサ容量制御手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンにより駆動され、空調ダクト内に
   配設されたエバポレータと共に冷却サイクルを構成する
   外部可変容量式のコンプレッサを備えた車両用空調装置
   において、 車内熱負荷に基づいて前記エバポレータの目標温度を演
   算するエバポレータ目標温度演算手段と、 前記エバポレータの実温度を検出するエバポレータ温度
   検出手段と、 前記エバポレータの実温度と目標温度の偏差を求めるエ
   バポレータ温度偏差演算手段と、 該偏差の変化速度を求めるエバポレータ温度偏差変化速
   度演算手段と、 前記エンジンの目標回転数を演算するエンジン目標回転
   数演算手段と、 前記エンジンの実回転数を検出するエンジン回転数検出
   手段と、 前記エンジンの実回転数と目標回転数との偏差を求める
   エンジン回転数偏差演算手段と、 該偏差の変化速度を求めるエンジン回転数偏差変化速度
   演算手段と、 前記エンジンの実回転数と目標回転数の偏差がなくなる
   ようにエンジン回転数を比例積分制御するエンジン回転
   数制御手段と、 前記エバポレータの目標温度と実温度の偏差、同偏差の
   変化速度、前記エンジンの目標回転数と実回転数の偏
   差、同偏差の変化速度を入力変数として、前記コンプレ
   ッサの容量制御ゲインをファジィ推論する容量制御ゲイ
   ン推論手段と、 該ファジィ推論した容量制御ゲインを利用して前記エバ
   ポレータの実温度と目標温度の偏差に基づき前記コンプ
   レッサの容量制御量を演算するコンプレッサ容量制御量
   演算手段と、 該手段の演算した容量制御量だけコンプレッサの容量を
   制御するコンプレッサ容量制御手段と、 を有することを特徴とする車両用空調装置。